Microsoft PowerPoint - 01 C history.ppt

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祜邬
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1 第一章認識 C 語言 C 語言的歷史程式的規劃與實作第一個 C 程式程式碼的編譯與執行 1

2 高階程式語言的發展歷史 1.1 認識 C 語言 C 的前身是 B 語言 C++ Java 與 C# 皆是由 C 演生出來的新一代語言 2

3 1.1 認識 C 語言 Declarative Language also called nonprocedural or very high level language describes what it wants to accomplish rather than how to achieve its goal e.g. SQL: specify the property of the result data Select Region, Profit from Sales where Profit > 700 Prolog: answer the whole maternal family tree with logic deduction ancestor(m, C) :- mother(m, C) ancestor(x, Z) :- mother(x, Y), ancestor(y, Z) 3

4 1.1 認識 C 語言 Imperative Language uses a sequence of statements to specify exactly the procedure for obtaining a certain result e.g. int total = 0; int number1 = 5; int number2 = 10; int number3 = 15; total = number1 + number2 + number3; Each statement changes the state of the program, from assigning values to each variable to the final addition of those values. Using a sequence of five statements the computer is explicitly told how to add the numbers 5, 10 and 15 together based on the computer s architecture. 4

5 1.1 認識 C 語言 C 語言的特色 (1/4) 高效率的編譯式語言 C 為編譯式語言, 執行速度遠比直譯式快直譯器 (interpreter) 一次解釋一個敘述, 然後在直譯器中以等效的方式直接執行它, 直到結束敘述測試修改程式很快很方便, 但程式執行的速度較慢編譯器 (compiler) 將整個程式碼編譯成機器碼, 然後由 CPU 直接執行常見的編譯式程式語言有 C C++ Fortran 與 Pascal 等 5

6 直譯器 vs. 編譯器 1.1 認識 C 語言假設老師給你一個資料統計的工作 : 由整理輸入資料一直到最後作出結果有多個步驟處理過程中間的數值並不要求你繳交大多數同學應該都會用自己最喜歡的方式記錄中間的資料, 甚至有的時候會合併某些計算步驟, 如此可以比較快速地得到結果壞處 : 萬一你最後的結果計算錯了, 老師沒有辦法根據你的中間計算資料來判斷錯誤的原因, 也沒有辦法在一開始發生問題時趕快停下來編譯器 : 一次把整個程式翻譯成機器可以有效率執行的低階命令, 中間處理的結果都以能有效率繼續處理的方式儲存而不輸出直譯器 : 一列一列程式逐步解釋, 逐步模擬執行, 並且讓執行的人隨時可以中斷或是繼續執行, 隨時可以看到中間的處理結果 6

7 1.1 認識 C 語言 C 語言的特色 (2/4) C 語言兼具高階語言的優點低階語言的特色低階語言如組合語言與機器碼, 直接控制電腦執行高階語言貼近人類語言, 如 BASIC FORTRAN, 適合人類閱讀 7

8 1.1 認識 C 語言 C 語言的特色 (3/4) 完整的流程控制與結構化語法可以容易的設計出具有結構化及模組化的程式語言 8

9 1.1 認識 C 語言 C 語言的特色 (4/4) 可攜性佳想跨越平台 (Windows, Mac OS, Unix, ) 來執行 C 語言, 通常只要修改極少部分的程式碼, 再重新編譯即可執行貼近底層計算機模型的語言 C 語言可以直接依記憶體的位址來存取變數, 以提高程式執行的效率 9

10 1.1 認識 C 語言 C 語言與其它程式語言的關係程序式 (procedural) 語言 (Basic, Fortran, Pascal, C) 都具有共通的流程控制語法 C++, Objective C, 與 Java 都包含 C 的流程控制語法, 再加上額外支援物件導向 (Object Oriented) 的語法, 使得它們可以用物件導向的方式設計視窗圖形介面網路應用並且可以用來設計大型應用軟體 10

11 1.2 程式的規劃與實作流程圖符號下面為繪製流程圖時常用的符號 : 11

12 1.2 程式的規劃與實作流程圖繪製的範例開始 yes 下雨 no 戴太陽眼鏡帶傘如果下雨, 則帶傘, 否則載太陽眼鏡不管是否下雨, 最後都要出門出門結束 Flowchart Guide: Common Mistakes:

13 流程圖的使用時機寫程式一定要畫流程圖嗎? 是先畫圖再寫程式還是先寫程式再畫圖? 13

14 程式規劃與實作的流程規劃程式撰寫程式碼及註解編譯程式碼執行程式除錯與測試程式碼的修飾與儲存 1.2 程式的規劃與實作 14

15 1.2 程式的規劃與實作程式的錯誤語意錯誤 (semantic error) 程式的執行結果不如預期邏輯錯誤語法錯誤 (syntax error) 程式中有不合語法的敘述找出錯誤的過程稱為除錯 (debug) 記載電腦 bug 的維修記錄本本圖片轉載自 15

$h> 04 int main(void) 05 { 06 printf("hello C!\n"); /* 印出 Hello C! 字串 */ 07 printf("hello World!\n"); /* 印出 Hello World!$

16 1.3 撰寫第一個 C 程式第一個 C 程式以 Dev C++ 環境撰寫第一個 C 程式 : 01 /* prog1_1, 第一個 C 程式碼 */ 02 #include <stdio.h> 03 #include <stdlib.h> 04 int main(void) 05 { 06 printf("hello C!\n"); /* 印出 Hello C! 字串 */ 07 printf("hello World!\n"); /* 印出 Hello World! 字串 */ system("pause"); 10 return 0; 11 } 16

17 1.4 編譯與執行的過程原始程式編譯及連結的過程.c 或.cpp.obj.exe 17

18 高階 C vs. 低階組合語言 (Assembly) 01 # include <stdio.h> 02 # include <stdlib.h> 03 int main(void) 04 { 05 int i; 06 for (i=0; i<10; i++) 07 printf("i=%d\n", i); 08 system("pause"); 09 return(0); 10 } ; Line 6 $L902: $L901: ; Line 7 $L903: mov DWORD PTR _i$[ebp], 0 jmp SHORT $L901 mov eax, DWORD PTR _i$[ebp] add eax, 1 mov DWORD PTR _i$[ebp], eax cmp DWORD PTR _i$[ebp], 10 jge SHORT $L903 mov ecx, DWORD PTR _i$[ebp] push ecx push OFFSET FLAT:$SG904 call _printf add esp, 8 jmp SHORT $L902 18

19 與組合語言緊密結合 Inline Assembly asm("movl %ecx %eax"); /* moves the contents of ecx to eax */ asm ("movb %bh (%eax)"); /*moves the byte from bh to the memory pointed by eax */ asm ("movl %eax, %ebx\n\t" "movl $56, %esi\n\t" "movl %ecx, $label(%edx,%ebx,$4)\n\t" "movb %ah, (%ebx)"); int main(void) { int foo = 10, bar = 15; asm volatile ("addl %%ebx,%%eax" :"=a"(foo) // result in %eax, =: output register :"a"(foo), "b"(bar) ); // store foo in %eax, bar in %ebx printf("foo+bar=%d\n", foo); return 0; }

20 結構化 vs. 非結構化 12,3,37,8,24,15,5,33 3,5,8,12,15,24,33,37 由小至大排列 void selectionsort(int data[], int ndata) { for (int i=0; i<ndata; i++) findminimumofanarray(&data[i], ndata-i); } void findminimumofanarray(int data[], int ndata) { int min = 0; for (int i=1; i<ndata; i++) if (data[i]<data[min]) min = i; swap(&data[0], &data[min]); } void swap(int *x, int *y) { int tmp = *x; *x = *y; *y = tmp; } int d[] = {12, 3, 37, 8, 24, 15, 5, 33}; int n = 8,*d1, *d2, *p, *e; d1 = d; d2 = d+n; l1: if (d1>=d2) goto end; p = d1; e = d1 + 1; l2: if (e>=d2) goto next; if (*e<*p) p = e; e++; goto l2; next: n = *p; *p = *d1;*d1 = n; d1++; goto l1; end: 20

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